微接触印刷制备微米精细导电图案的研究

来源 :北京印刷学院 | 被引量 : 4次 | 上传用户:jshajhb1
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目前,印刷电子技术相对于硅基微电子技术具有大面积、柔性化的优势。印刷电子产品应用时要求高的分辨率,如薄膜晶体管(TFT)、透明导电膜(TCF)要求分辨率在20μm以下,但传统印刷技术的分辨率在50~100μm之间,距离实际应用还有一定差距。因此,印刷图案的分辨率成为目前印刷电子发展的瓶颈之一,开发其它图案化技术已成为必然趋势。微接触印刷作为一种软刻蚀技术,在精细图案制备方面具有独特优势。起初,该技术通过在镀金的基底表面上,利用PDMS印章转印硫醇实现基底表面的改性,然后结合自组装和刻蚀技术可得到百纳米宽度的图案。随后,该技术逐渐扩大转移材料范围,如转移微纳米颗粒。如何实现纳米粒子的直接转印得到高精细图案的研究还较少。本论文采用微接触印刷转印方式得到较高精度的导电图案,其中以纳米银导电油墨为转印材料。首先,利用液相还原法得到纳米银分散液,并浓缩分散在溶剂中,配制成不同固含量(30%、40%、50%)的纳米银导电油墨,当固含量为40%,其表面张力为30.51 m N/m时,微接触印刷的图案比较均一、分辨率较高。其次,从材料的表面能的角度,探讨PDMS弹性印章、纳米银导电油墨、PET承印基底的表面能大小对微接触印刷效果的影响(图案效果、线条宽度、图案均一度),获得微接触印刷的前提条件即材料表面能需要满足的关系为墨?(30.51m N/m)<PDMS?(155.94 m J/m2)<PET?(175.22 m J/m2)。再次,主要探讨微接触转印过程中的影响因素,如温度、墨量、蘸墨压力、印刷压力等对微接触印刷效果(线条宽度、图案均一度、墨层厚度)的影响,得到合适的转印条件为:加热温度T=60℃,供墨量V=5μl,蘸墨压力F蘸=0.3 N,印刷压力F印=0.8N,在此条件下印刷单根线条的线宽为9.33μm、墨层厚度为210 nm、粗糙度Ra为129.34 nm,电阻约为100Ω,并且与柔印线条相比,微接触印刷的线条更精细(均一性σ=0.58)。最后,在前期转移线条图案基础上,利用微接触印刷方式制备了柔性金属网格透明电极,并研究不同间距对金属网格透光率及导电性的影响。结果表明,微接触印刷制备金属网格的性能与市场主流的ITO相比还有一定距离,但微接触印刷为精细导电图案的制备提供了新方法,本研究工作为该技术在印刷电子器件领域中的应用奠定了基础。
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